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【摘 要】隧道塌方是隧道施工中，拱部范围岩石（或岩体）由于重力作用向下崩落的一种不良地质现象。在地铁隧道施工过程中，坍方是常见的不良地质现象、完全避免隧道坍方，在目前施工条件下较难绝对实现，本文以某盾构区间左线施工为例，探讨地铁盾构区间进洞坍塌的成因与预防处理措施。
【关键词】地铁盾构;坍塌;处理
一、工程概况
某地铁隧道区间左线盾构到达前各项掘进参数正常，但在2012年7月8日15：00左右，在358环掘进行程到200mm时（刀盘距离地连墙端面还有1.3米左右），前方连续墙发生断裂，从连续墙断裂的情况来看，墙体内含有钢筋和玻璃纤维筋，且断裂位置在钢筋和玻璃纤维筋交接处。连续墙断裂后，大量的承压水夹带着黄沙从破碎的洞门涌出 盾构顶部上方砂层发生坍塌，坍塌的砂土混合地下水涌入地铁车站西端盾构井，方量超过200m3。该区间左线到达端地质情况自上而下依次为：杂填土—粉质粘土—圆砾—细砂—灰岩，其中洞身范围上部为细砂层下部为灰岩层。
二、事件发生后的处理措施
事件发生后，项目部一边进行应急处理，一边立即向业主、监理、安监等相关单位进行了汇报，轨道公司、二号线建设公司、监理、设计、安监、质监等单位主要负责人立即赶赴现场，组织召开紧急会议，会议通过分析坍塌情况，商讨处理方案后迅速制定一系列抢险应急措施：
（一）对坍塌对应的地表段进行了封锁，并调集雷达探测的设备及人员对坍塌区域内的地表进行物探，以确认坍塌的影响范围。
（二）对大桥挡墙部位及地表布置了相应的监测点，我部及第三方监测单位24小时对大桥及地表进行监测，观察因坍塌情况对大桥造成的影响，防止大桥开裂。
（三）针对坍塌事故的处理方案通常是分为两步：一是在对地表注浆时要防止浆液包裹到盾构机，还要防止地表掌子面发生再次的坍塌事故，需要用填充物将空气置换出土仓以及盾构机和围岩间隙，还要往地表里面进行钻孔注浆;二是尽快的将材料调集将已经凿除的洞门到达端进行封堵，并且对洞门出现的变形情况严格的进行监测，在盾构机的盾体上还要同时开设径向孔。为了确保以上的步骤质量，承包商需要做好以下重点工作：添加设备对地表做好注浆工作;洞门通常使用60cm厚的混凝土进行幕墙封堵，混凝土墙上装配钢筋，这样可以让幕墙提高整体性;往盾构体的径向孔进行注浆，这样可以防止包裹住盾构机;进行洞门旁边的抽芯取样。
由我部制定切实可行的填充方案并立即从地面填充混凝土，同时在洞内及时将盾构机刀盘推出钢环，对洞门进行封闭，防止地层的泥砂继续坍塌涌入车站盾构井内，洞门内组织机械配合人工对盾构井内的泥砂进行清理，待情况稳定后盾构尽快爬上接收托架，从洞内进行注浆填充。
（四）在将坍塌区域填充完毕后继续观测砂浆填充后地表的沉降情况。
三、进洞坍塌事故的原因
（一）从坍塌出来的渣土来看，全部为原地层中的砂砾石及少量灰岩，砂砾石非常疏松且未见加固体。旋喷桩加固效果不满足设计要求（设计要求加固后的土体无限侧抗压强度q>1.0Mpa，渗透系数应小于10-5cm/s），无法满足盾构正常进洞的要求，是导致本次事件发生的根本原因。
（二）洞门处地连墙钢筋按照设计要求应为全断面布置的玻璃纤维筋，但现场实际情况与设计不符，洞门底部存在钢筋和玻璃纤维筋搭接现象，不符合设计要求。
（三）盾构到达端头地下水丰富且水位较高，地质条件较为复杂。
（四）对风险的预计不足。地铁工程的建设过程中“人”是最关键的。该盾构区间的右线掘进工作一直都在顺利实施，在经过了近350环后，因为已经把前面比较困难的工程实施，所以就放松了警惕，造成了对风险预计上的不足。在对端头的加固体进行抽芯实验检测时，结果可以满足工程设计上的质量需求，导致施工单位在对端头做出的加固效果出现了判断上的偏差。
（五）应急机制不健全。施工单位的监测人员根据事后的沉降反应，对出现塌陷事件的地点加密监测，发现当监测点的下方出现了塌方空洞，去没有采用有效的措施;在对节点进行验收时，发现了地表出现了一些新的裂痕，虽然有提醒过承包商要注意沉降并且及时的采取措施维护，但是并没有真正的引起工程承包商的关注。
四、隧道坍塌预防措施
（一）做好地铁工程建设周围环境的调查
地铁隧道施工与周围环境互有影响，应在施工前详细调查周围的施工环境。主要的调查项目有地下管线受施工影响的分布情况、周围接近的建筑物及临近施工现场的地表水源概况。调查的重点内容包括施工地铁线路与管线的相对位臵关系、管线用途、基础类型及埋深、建筑物的建成年限等。对于施工隧道上方为供水、雨水及污水管线的，尚应重点排查有无存在渗漏问题。
（二）施工前的工程地质勘察
隧道地质勘察在设计及施工前都非常重要。浅埋暗挖法施工时，勘察的重点项目包括：表层填土的分布、性质组成及厚度;围岩土的自稳性、性状及密实度;是否在隧道结构范围内存在松散围岩、破碎带、废弃地下工程等，并分析其对施工的影响;有无古河道或引起开挖面突发性涌水的富水型地质。
（三）做好施工监测
考虑地铁隧道施工周围环境复杂，应实时监测施工进程，及时掌握施工过程中的支护结构与围岩作用状态，并及时反馈设计与施工，防止出现变形过大、坍塌等严重工程事故，确保地铁施工和周围结构物的安全。地铁隧道施工主要监测施工隧道的变形、应力、应变参数。由于地表沉降的监测结果可以直观反映施工中的围岩变形全过程，因此也可列为一个重要监测指标。
（四）做好超前地质预报
为了确保隧道施工安全，加快隧道施工進度，建议在施工中采用超前地质预报技术。超前地质预报技术包括隧道不良地质超前地质预报和重大施工灾害两部分。隧道施工地质灾害的发生，与不良地质的存在和施工辅助办法不当密切相关，主要是不良地质的存在。隧道不良地质的超前预报，依据预报距离分为长期和短期两种形式。
施工地质灾害邻近报警技术是在长期、短期超前地质预报的基础上进行的。该技术主要包括隧道内掌子面初步揭露的可以造成塌方的断层破碎带、岩溶陷落体和可以造成岩爆的围岩环境的准确鉴别技术，邻近水源体时的超前探水及其检测技术，包括塌方、突泥涌水、煤与瓦斯突出和岩爆可能发生的判断技术。
（五）严格控制施工过程，保证施工质量
严格控制盾构推力，尽量避免扰动软弱破碎围岩;随时根据地层特性调整土仓压力，保证土压平衡;严格按照规范对盾尾刷进行保养，保证盾尾不漏浆、同步注浆及时跟进填充土体间隙，保证地层稳定。施工期间应在洞口备有方木、钢架等塌方抢险材料，以备急用。根据国内外施工经验，提高围岩自支护能力是控制围岩的松弛和坍塌的基本方法，其原则是：稳定掌子面、及时封闭断面和加固地层等。实际施工中，多采用超前深孔注浆加固的形式改善围岩。对松散、无胶结、低强度岩层及开挖后有可能发生流砂、突水、突泥的岩层，根据不同情况采用水平旋喷桩、地表注浆、水平冻结等方法预加固地层和改良地层，提高围岩自稳能力。
参考文献：
[1]冯国冠.基于某地铁盾构区间施工坍塌处理技术分析[J]. 中国安全生产科学技术，2012年3期.
[2]张云飞.盾构隧道施工中的典型事故分析及控制研究[D].安全技术及工程：中国地质大学（武汉），2010.
【关键词】地铁盾构;坍塌;处理
一、工程概况
某地铁隧道区间左线盾构到达前各项掘进参数正常，但在2012年7月8日15：00左右，在358环掘进行程到200mm时（刀盘距离地连墙端面还有1.3米左右），前方连续墙发生断裂，从连续墙断裂的情况来看，墙体内含有钢筋和玻璃纤维筋，且断裂位置在钢筋和玻璃纤维筋交接处。连续墙断裂后，大量的承压水夹带着黄沙从破碎的洞门涌出 盾构顶部上方砂层发生坍塌，坍塌的砂土混合地下水涌入地铁车站西端盾构井，方量超过200m3。该区间左线到达端地质情况自上而下依次为：杂填土—粉质粘土—圆砾—细砂—灰岩，其中洞身范围上部为细砂层下部为灰岩层。
二、事件发生后的处理措施
事件发生后，项目部一边进行应急处理，一边立即向业主、监理、安监等相关单位进行了汇报，轨道公司、二号线建设公司、监理、设计、安监、质监等单位主要负责人立即赶赴现场，组织召开紧急会议，会议通过分析坍塌情况，商讨处理方案后迅速制定一系列抢险应急措施：
（一）对坍塌对应的地表段进行了封锁，并调集雷达探测的设备及人员对坍塌区域内的地表进行物探，以确认坍塌的影响范围。
（二）对大桥挡墙部位及地表布置了相应的监测点，我部及第三方监测单位24小时对大桥及地表进行监测，观察因坍塌情况对大桥造成的影响，防止大桥开裂。
（三）针对坍塌事故的处理方案通常是分为两步：一是在对地表注浆时要防止浆液包裹到盾构机，还要防止地表掌子面发生再次的坍塌事故，需要用填充物将空气置换出土仓以及盾构机和围岩间隙，还要往地表里面进行钻孔注浆;二是尽快的将材料调集将已经凿除的洞门到达端进行封堵，并且对洞门出现的变形情况严格的进行监测，在盾构机的盾体上还要同时开设径向孔。为了确保以上的步骤质量，承包商需要做好以下重点工作：添加设备对地表做好注浆工作;洞门通常使用60cm厚的混凝土进行幕墙封堵，混凝土墙上装配钢筋，这样可以让幕墙提高整体性;往盾构体的径向孔进行注浆，这样可以防止包裹住盾构机;进行洞门旁边的抽芯取样。
由我部制定切实可行的填充方案并立即从地面填充混凝土，同时在洞内及时将盾构机刀盘推出钢环，对洞门进行封闭，防止地层的泥砂继续坍塌涌入车站盾构井内，洞门内组织机械配合人工对盾构井内的泥砂进行清理，待情况稳定后盾构尽快爬上接收托架，从洞内进行注浆填充。
（四）在将坍塌区域填充完毕后继续观测砂浆填充后地表的沉降情况。
三、进洞坍塌事故的原因
（一）从坍塌出来的渣土来看，全部为原地层中的砂砾石及少量灰岩，砂砾石非常疏松且未见加固体。旋喷桩加固效果不满足设计要求（设计要求加固后的土体无限侧抗压强度q>1.0Mpa，渗透系数应小于10-5cm/s），无法满足盾构正常进洞的要求，是导致本次事件发生的根本原因。
（二）洞门处地连墙钢筋按照设计要求应为全断面布置的玻璃纤维筋，但现场实际情况与设计不符，洞门底部存在钢筋和玻璃纤维筋搭接现象，不符合设计要求。
（三）盾构到达端头地下水丰富且水位较高，地质条件较为复杂。
（四）对风险的预计不足。地铁工程的建设过程中“人”是最关键的。该盾构区间的右线掘进工作一直都在顺利实施，在经过了近350环后，因为已经把前面比较困难的工程实施，所以就放松了警惕，造成了对风险预计上的不足。在对端头的加固体进行抽芯实验检测时，结果可以满足工程设计上的质量需求，导致施工单位在对端头做出的加固效果出现了判断上的偏差。
（五）应急机制不健全。施工单位的监测人员根据事后的沉降反应，对出现塌陷事件的地点加密监测，发现当监测点的下方出现了塌方空洞，去没有采用有效的措施;在对节点进行验收时，发现了地表出现了一些新的裂痕，虽然有提醒过承包商要注意沉降并且及时的采取措施维护，但是并没有真正的引起工程承包商的关注。
四、隧道坍塌预防措施
（一）做好地铁工程建设周围环境的调查
地铁隧道施工与周围环境互有影响，应在施工前详细调查周围的施工环境。主要的调查项目有地下管线受施工影响的分布情况、周围接近的建筑物及临近施工现场的地表水源概况。调查的重点内容包括施工地铁线路与管线的相对位臵关系、管线用途、基础类型及埋深、建筑物的建成年限等。对于施工隧道上方为供水、雨水及污水管线的，尚应重点排查有无存在渗漏问题。
（二）施工前的工程地质勘察
隧道地质勘察在设计及施工前都非常重要。浅埋暗挖法施工时，勘察的重点项目包括：表层填土的分布、性质组成及厚度;围岩土的自稳性、性状及密实度;是否在隧道结构范围内存在松散围岩、破碎带、废弃地下工程等，并分析其对施工的影响;有无古河道或引起开挖面突发性涌水的富水型地质。
（三）做好施工监测
考虑地铁隧道施工周围环境复杂，应实时监测施工进程，及时掌握施工过程中的支护结构与围岩作用状态，并及时反馈设计与施工，防止出现变形过大、坍塌等严重工程事故，确保地铁施工和周围结构物的安全。地铁隧道施工主要监测施工隧道的变形、应力、应变参数。由于地表沉降的监测结果可以直观反映施工中的围岩变形全过程，因此也可列为一个重要监测指标。
（四）做好超前地质预报
为了确保隧道施工安全，加快隧道施工進度，建议在施工中采用超前地质预报技术。超前地质预报技术包括隧道不良地质超前地质预报和重大施工灾害两部分。隧道施工地质灾害的发生，与不良地质的存在和施工辅助办法不当密切相关，主要是不良地质的存在。隧道不良地质的超前预报，依据预报距离分为长期和短期两种形式。
施工地质灾害邻近报警技术是在长期、短期超前地质预报的基础上进行的。该技术主要包括隧道内掌子面初步揭露的可以造成塌方的断层破碎带、岩溶陷落体和可以造成岩爆的围岩环境的准确鉴别技术，邻近水源体时的超前探水及其检测技术，包括塌方、突泥涌水、煤与瓦斯突出和岩爆可能发生的判断技术。
（五）严格控制施工过程，保证施工质量
严格控制盾构推力，尽量避免扰动软弱破碎围岩;随时根据地层特性调整土仓压力，保证土压平衡;严格按照规范对盾尾刷进行保养，保证盾尾不漏浆、同步注浆及时跟进填充土体间隙，保证地层稳定。施工期间应在洞口备有方木、钢架等塌方抢险材料，以备急用。根据国内外施工经验，提高围岩自支护能力是控制围岩的松弛和坍塌的基本方法，其原则是：稳定掌子面、及时封闭断面和加固地层等。实际施工中，多采用超前深孔注浆加固的形式改善围岩。对松散、无胶结、低强度岩层及开挖后有可能发生流砂、突水、突泥的岩层，根据不同情况采用水平旋喷桩、地表注浆、水平冻结等方法预加固地层和改良地层，提高围岩自稳能力。
参考文献：
[1]冯国冠.基于某地铁盾构区间施工坍塌处理技术分析[J]. 中国安全生产科学技术，2012年3期.
[2]张云飞.盾构隧道施工中的典型事故分析及控制研究[D].安全技术及工程：中国地质大学（武汉），2010.